Zusammenfassung und Motivation meiner Diplomarbeit
Am Institut für digitale Signalverarbeitung soll
ein Signalprozessorsystem mit dem Namen SignalMaster auf seine
Leistungsfähigkeit untersucht werden.
Die Motivation liegt darin begrüdet, dass es mit diesem
Prozessorsystem auf einfache Art und Weise mvollautomatisch zu
erzeugen. Echtzeitverarbeitung bedeutet,
dass die öglich ist, DSP-Algorithmen unmittelbar aus Simulink
Modellen für Echtzeitverarbeitungen Elemente der Ausgangsfolge
genauso schnell berechnet werden,
wie die Elemente der Eingangsfolge auf das Prozessorsystem
gegeben werden. Mit dem SignalMaster steht somit eine äußerst
universelle, vielseitige Hardwareplattform
zur Entwicklung von Algorithmen und Verfahren im Bereich der
Digitalen Signalverarbeitung zur VerfIm Rahmen dieser
Diplomarbeit soll als Anwendungsbeispiel ein ügung.
digitaler EmpEmpfänger sollen mit Hilfe der beiden
Simulationsprogramme änger für AM-Rundfunk auf dem DSP
implementiert werden. Sowohl die Entwicklung als auch
die Machbarkeitsanalyse der Empfänger sollen mit Hilfe der
beiden Simulationsprogramme MATLAB und SIMULINK durchgeführt
werden. Zusammen mit Matlab
ermöglicht Simulink eine komplette integrierte Arbeitsumgebung
für Analyse, Modellierung und Simulat von dynamischenSystemen.
Die Simulationen haben zum Ziel, Fehler im
Entwurf der Digitalen Empfänger zu erkennen, bevor die
Implementierung auf dem Prozessor erfolgt.
Für die Implementierung der Simulink Modelle auf dem
Signalprozessor sind zuverlässige Entwicklungswerkzeuge wie
MatLab-Realtime-Workshop
und Code Composer Studio nötig. Mit dem Real-Time-Workshop von
MatLab kann direkt aus Simulink-Blöcke lauffähiger C-Code für
verschiedene
DSP-Modelle erzeugt werden. Somit entfällt die Notwendigkeit,
die DSP Algorithmen mit Hilfe einer Programmiersprache zu
erstellen. Dadurch werden
die Entwicklungszeiten, die doch i.a. sehr kostenaufwendig sind,
drastisch reduziert. Weiterhin wurden eine Reihe von Messungen
durchgeführt, die die
Leistungsfähigkeit der verschiedenen Empfängerstrukturen auf
dem DSP zu untersuchen.
Übersicht über erzielte Ergebnisse der Diplomarbeit
Durch die Diplomarbeit konnten die zuvor
genannten Ziele realisiert werden. Die unter Simulink/MatLab
entwickelten digitalen Empfängerstrukturen
werden umfassend beschrieben und konnten mittels mehrerer
Messungen bezüglich ihrer Leistungsfähigkeit auf dem DSP
TMS6701 miteinander verglichen werden.
Die Messungen der CPU-Lasten ermöglichen eine Abschätzung der
auf dem Signalprozessorsystem bei schnellen Prototyping
erzielbaren Performance.
Die Implementierung der digitalen Empfänger auf dem DSP wurde
erfolgreich durchgeführt. Die Empfänger gewährleisten auf dem
DSP die volle Funktionalität
und die erwünschte Laufzeiteffizienz. Zusätzlich wurde der für
die Realisierung erforderliche Entwicklungsprozess ausführlich
dokumentiert. Die Diplomarbeit ist wie
folgendermaßen gegliedert:
Nach der Einleitung wird zunächst in Kapitel 2
der SignalMaster mit seinen wesentlichen Komponenten beschrieben.
In Kapitel 3 werden die Simulink-Modelle der
AM-Empfängerstrukturen sowie deren mathematische Darstellung
beschrieben.
Zwei Varianten zur Demodulation von AM-Signalen, der kohärente
Demodulator und der inkohärente Demodulator, werden verfolgt.
Um Laufzeit- bzw. Synchronisationsprobleme bei den Algorithmen zu
vermeiden, werden Optimierungen der Empfängerstrukturen
vorgenommen.
Die Ergebnisse der Optimierungen, die die Verminderung der
Prozessorauslastung zum Ziel haben, können aus dem Kapitel 4
entnommen werden.
Das abschließende Kapitel 4 behandelt schließlich den
Entwicklungsprozess zur Erzeugung echtzeitfähigen Codes aus
einem Simulink-Modell auf dem SignalMaster.
Hierzu wurde als Beispiel der kohärente Demodulator aus Kapitel
3 herangezogen. Desweiteren werden die CPU-Lasten der
Empfängerstrukturen sowie ihrer
einzelnen Komponenten am DSP gemessen. Die Begleit-CD enthält
alle behandelten Empfängerstrukturen für Audio- bzw.
Sprachübertragung einschließlich
der m-Files, die zur Parametrierung der Simulink-Blöcken
benötigt werden. Zusätzlich sind auf der CD die Meßergebnisse
für die verschiedenen Empfängerstrukturen enthalten.